플랑크 상수란?
1900년 막스 플랑크가 발견한 상수 h = 6.626×10⁻³⁴ J·s.
E = hf (에너지 = 플랑크 상수 × 진동수)
에너지가 연속이 아니라 양자(quantum) 단위로만 주고받을 수 있다는 혁명적 발견입니다.
E = hf = eV_th
USB 가변전원장치를 직접 제작하고, 5색 LED의 문턱 전압을 멀티미터로 측정하여 V_th vs 1/λ 그래프의 기울기로부터 플랑크 상수를 직접 구합니다.
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1900년 막스 플랑크가 발견한 상수 h = 6.626×10⁻³⁴ J·s.
E = hf (에너지 = 플랑크 상수 × 진동수)
에너지가 연속이 아니라 양자(quantum) 단위로만 주고받을 수 있다는 혁명적 발견입니다.
LED는 반도체의 밴드갭(Eg)을 이용합니다.
전자가 전도대→가전자대로 떨어질 때 Eg = hf = hc/λ 에너지의 광자를 방출.
문턱 전압: eV_th = Eg → V_th = hc/(eλ)
파장이 짧을수록(보라) V_th가 높습니다.
V_th = (hc/e) × (1/λ) — 이것은 y = mx 꼴!
기울기 m = hc/e
h = m × e / c
5색 LED의 (1/λ, V_th) 데이터를 찍고 직선 기울기를 구하면 플랑크 상수를 측정할 수 있습니다.
아래 시뮬레이터에서 LED 플랑크 상수 측정 (E=hf) 실험을 직접 체험해보세요. 로그인 없이 무료로 이용 가능합니다.
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정답: 파란색 — 밴드갭이 커서
파란색 LED는 밴드갭이 커서 문턱 전압이 높습니다.
정답: hc/e
V_th = (hc/e) × (1/λ)이므로 기울기 = hc/e.
정답: LED 과전류 방지
문턱 전압을 넘으면 전류가 급증합니다. 저항이 전류를 제한합니다.
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